中国石化集团洛阳石油化工工程公司
1概述
管式加热炉是炼油生产装置的主要设备之一，又是炼油生产装置的耗能大户，同时还是炼油生产装置对环境产生污染的主要污染源。提高管式加热炉热效率，减少炼油生产装置加热炉燃料耗量，对于落实党中央和国务院“节能减排”政策以及提高炼油企业经济效益都有一定意义。为了推动各企业炼油加热炉节能工作，中国石油化工股份公司炼油事业部决定：采用国内领先技术进行集成，建设炼油样板炉。
常减装置是炼油企业处理量最大，管式工艺加热炉燃料耗量最多的炼油装置。提高加热炉热效率，减少燃料耗量对于降低常减压装置及其全炼油厂的能耗有着重要意义。上海高桥分司800×104t/a常减压装置是国内最大的常减压装置之一；常压炉为双室立管箱式炉，是国内外大型常压炉代表炉型。中国石油化工股份公司炼油事业部决定：通过采用国内领先水平的新技术、新设备、新材料进行技术改造，把上海高桥分司800×104t/a常压炉建成“中国石油化工股份公司炼油样板炉”之一。
受中国石油化工股份公司炼油事业部委托，中国石化集团洛阳石油化工工程公司完成了上海高桥分司800×104t/a常压炉技术改造既中国石油化工股份公司炼油样板加热炉（高桥）建设施工图设计。初步设
计于2007年5月9日通过中国石油化工股份公司炼油事业部组织的专家审查。施工图设计于2007年7月26日通过中国石油化工股份公司炼油事业部组织的专家审查。2007年8月26日向上海高桥分公司提交了全部施工设计图纸和设计技术文件。
中国石油化工股份公司炼油样板加热炉（高桥）设计创新点如下：
（1）热效率≧92%，突破了我国大型炼油加热炉设计热效率≧90%。
/CO串级调节控制技术，实现了燃烧供风量以热效率
2
寻优调节控制。克服了目前普遍采用的燃烧供风量以烟气中O
含量寻优调节控制技
2
术存在的缺陷。
、CO、NOx、SOx作为检（4）采用了以相关的压力、流量、温度、烟气中的0
2
测和控制对象，设定多项控制策略，动态优选和最优参数组合，使加热炉实现高效、低污染运行全新的加热炉自动控制系统。克服了目前普遍采用的炼油加热炉控制技术存在的缺陷。提高了调节和控制自动化水平，为炼油加热炉长周期、安全、平稳、高效运行提供了保障。
、CO、NOx和SOx含量在（5）在辐射室顶部和空气预热器烟气出口设置了O
2
线分析仪，可对样板炉整个运行周期的排烟中O2、CO、SOx和NOx含量实施在线检测。可使操作工或管理者随时了解或掌握样板炉的燃烧状况，热效率和环保指标。也使用户有了评价燃烧器真实技术水平的手段，为检验燃烧器长期实际使用效果创造了条件。
（6）声波吹灰器和激波吹灰器联合设置。既利用了声波吹灰器用于高温段具有良好的吹灰效果，经济性较好的优点；又利用了激波吹灰器吹灰能量较大，用于低温段具有良好的吹灰效果的优点。
2上海高桥分公司800×104t/a常压加热炉现状及存在问题
2.1上海高桥分公司800×104t/a常压炉的概况
（1）上海高桥分公司800×104t/a常减压装置于2002年8月份正式投产。常压炉为双室立管箱式炉，是国内外大型常压炉代表炉型。设计负荷58.1MW，设计热效率89%。
（2）辐射室设有240根炉管（φ168×8×13500，8管程），传热面积1709m2。
（3）对流室设有152根炉管，其中遮蔽管16根（φ168×8×19500），钉头管136根（φ168×8×19500），总传热面积（光管）：1566.95m2。
（4）设有26台油气联合燃烧器。
（5）与减压炉共用一套余热回收器（热油—空气预热器和热管空气预热器）。
（6）辐射室采用陶纤喷涂衬里。
（7）鼓风和引风机带有变频调节器。
2.2上海高桥分公司800×104t/a常压炉目前存在的主要问题
经过对上海高桥分公司800×104t/a常压炉进行了全面实地考查和改造前标定测试，上海高桥分公司80
0×104t/a常压炉目前存在的主要问题如下：
彩喷机
辐射室陶纤衬里多处脱落（面积约200m2），衬里脱落处外壁温度高达360℃以上（采取衬里脱落处外壁喷水，后带病运行）；其余炉体外壁温度80℃—90℃，散热损失偏大。
电子标签读写器排烟中氧含量/鼓风和引风机变频调节—燃烧供风量控制系统没有正常投用，燃烧供风量调节仍靠操作工凭经验调节。
26台油气联合燃烧器，以瓦斯为燃料时过剩空气系数α≦1.2，用液体燃料时过剩空气系数α≦1.25，与国际先进水平相比存在一定的差距。
10台SM-40型声波吹灰器噪声大，夜间吹灰，影响周边居民休息。
排烟氧含量4.95%，排烟温度187℃，热效率87.5%，与国内外同等热负荷加热炉相比，热效率偏低。
烟气余热回收系统中的热油—空气预热器因存在问题已经停止使用。
3上海高桥分公司800×104t/a常压加热炉技术改造设计方案
3.1上海高桥分公司800×104t/a常压加热炉技术改造内容
改造项目及内容目的或指标
用26台高效、低过剩空气系数、低NOx、新型油气联合燃烧器取代现用的26台油气联合燃烧器。目的：降低燃烧过剩空气系数和不完全燃烧损失及烟气中有害成分含量
小麦玉米联合收割机
主要指标：气体燃料时α≦1.1
液体燃料时α≦1.15
3.2上海高桥分公司800×104t/a 常压加热炉改造达到的主要指标
改造项目及内容
目的或指标燃烧噪声：
≦80d （A ）
烟气中NO X 含量：≦80PPm
烟气中CO 含量：
≦50
PPm
对流室弯头箱全密封并更换看火门、防爆门目的：提高炉体密封性，减少炉体漏风量炉体衬里更换
辐射室采用γ=700kg/m 3改性轻质浇注料与γ=360kg/m 3致密型高铝陶瓷纤维喷涂复合衬里，外表面涂刷一层5mm 厚的红外辐射节能涂料。
对流室衬里采用γ=700Kg/m 3改性轻质浇注料衬里。
炉底采用γ=700kg/m 3改性轻质浇注料和γ=1000kg/m 3改性轻质浇注料复合衬里。目的：降低炉体外壁散热损失。提高长期运行的安全性。
主要指标：外壁温度≦60℃（环境温度27.5℃、无风）。
停工前与开工初期外壁温度的差≤5℃。最低使用寿命10年。
烟气余热回收器“扩能”改造。
新烟气余热回收器由碳钢－（N-甲基）中温热管换热段、碳钢－水热管换热段和搪瓷管－水热管换热段三部分组成。
藤蔓根茎
新烟气余热回收器设置6台SM-50型声波吹灰器，定时吹灰。
搪瓷管－水热管换热段设置在线水冲洗设施，对传热元件定时进行在线水冲洗。
目的：回收烟气余热，降低排烟温度。主要指标：烟气量：43.84Kg/S
烟气入口温度：340℃
烟气出口温度：140℃烟气侧允许压降：1550Pa 空气量：40Kg/S 空气入口温度：15.5℃空气出口温度：253℃空气侧允许压降：1370Pa 最低使用寿命：5年
燃烧供风量采用O/CO 串级调节控制
目的：实现燃烧供风最优化，保证排放烟气O 2含量≦3%，CO 含量≦100PPm 。
新增“加热炉自动控制系统”目的：提高保证样板炉操作调节自动化水平，保证长周期高效、平稳运行，提高全运行周期的平均热效率。
采用声波+激波联合吹灰器目的：提高吹灰效果，减缓对流炉管积灰。主要指标：连续使用5年；停工前与开工初期排烟温度的差≤10℃。
项目名称
单位
改造设计值
原油入炉温度℃280
原油入炉流量kg/h848000
原油出炉温度℃360
过热蒸汽入炉温度℃137
过热蒸汽出炉温度℃454
过热蒸汽入炉流量kg/h15420
全炉热负荷MW67.25
排烟温度℃≦140
排烟O
含量V%≦3%
2水管温度传感器
排烟中CO含量PPm≦100
炉体外壁温度℃≦60（环境温度27.5℃、无风）全炉热效率%≧92
排烟中NOx含量PPm≦100炉区噪声dB（A）≦80
4上海高桥分公司800×104t/a常压加热炉技术改造设计
4.1提高热效率设计和采用的技术措施
bopp-yt提高热效率，减少燃料消耗量是上海高桥分司800×104t/a常压加热炉技术改造中心任务。上海高桥分公司8000kt/a常压加热炉现排烟氧含量4.95%，排烟温度187℃，炉体外壁温度80℃—90℃，热效率87.5%。为把热效率提高到92%，在技术改造设计中围绕着降低排烟损失、降低不完全燃烧损失和降低表面散热损失三方面采用的技术措施是：
4.1.1用新型油气联合燃烧器取代现用油气联合燃烧器，降低燃烧过剩空气系数（减少排烟量）和不完全燃烧损失。
燃烧器是管式加热炉的主要部件之一，其技术性能的优劣不但对管式加热炉的能耗、环保以及平稳运行有着直接的影响，而且对管式加热炉的辐射室温度分布、传热速率以及辐射室与对流室热负荷的比例也有着较大的影响。选用燃料燃尽率高、低过
、火焰形状与高度与炉型结构相匹配，技术水平达剩空气系数、低燃烧噪声、低NO
X
到国际领先水平的燃烧器对加热炉实现高热效率、低污染、长周期安全平稳运行有着重要意义。
上海高桥分司800×104t/a常压加热炉现用26台油气联合燃烧器，以瓦斯为燃料时过剩空气系数α≦ 1.2，用液体燃料时过剩空气系数α≦1.25，与国际先进水平相比存在一定的差距。为使上海高桥分司800×104t/a常压加热炉技术改造后热效率≧92%以及其他技术指标达到国际领先，必须用高效、低过剩空气系数、低NOx、油气联合燃烧器取代现用的26台油气联合燃烧器。
为确保新型油气联合燃烧器烧瓦斯时过剩空气系数α≦ 1.1，燃油时过剩空气系数α≦1.15；排烟中NOx含量和燃烧噪声低于国家标准规定值，在设计中对新型油气联合燃烧器制定出了严格的技术要求或规
定。新型油气联合燃烧器的型号、制造厂按“技术要求或规定”在全国范围内进行招标。
（1）新型油气联合燃烧器由瓦斯喷嘴、燃油喷嘴、耐火砖结构、钢结构、调风门、长明灯等部件组成。可单烧瓦斯、单烧油、还可瓦斯和油混烧；可以用高压瓦斯，也可以用低压瓦斯。
（2）燃油喷咀为蒸汽雾化、内混式。由输油管、蒸汽管、雾化器、混合室和喷头等部件组成。输油管、蒸汽管、雾化器材质为1Cr18Ni9Ti，混合室和喷头材质为Cr25Ni20。雾化角400；雾化粒度≦小于60μm；雾化蒸汽耗量≦0.2㎏（汽）/㎏（油）。
（3）瓦斯喷嘴为外混式，与燃油喷咀套装，由内管、外管和喷头等部件组成。内管、外管的材质为1Cr18Ni9Ti。，喷头的材质为Cr25Ni20。瓦斯喷嘴可以用高压气体燃料，也可以用低压气体燃料（不用引射蒸汽）。瓦斯分布均匀，燃烧火焰形状完整，火焰不发飘、不发散、颜为紫蓝。
（4）采用燃料分级抑制整个燃烧过程中NOx生成技术，实现低污染排放。
（5）耐火砖采用高温、冲刷、温变性能较好的重质高铝砖（LZ-65）。
钢结构由外筒体、托砖板、看火孔、调风蝶阀、吸音衬里等部件组成；集砖结构、瓦斯喷嘴、燃油喷嘴、长明灯安装定位；消除燃烧噪声和供风调节为一体。外筒体、托砖板、看火孔、调风蝶阀的材质为Q235，吸音衬里由超细陶瓷纤维和δ=0.75铝合金板组成。
（6）瓦斯喷嘴和燃油喷嘴与钢结构采用锲块连接。
（7）进风口设双调风蝶阀，实行两级供风和两级调风。
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